Күндүн атмосфералык динамикага тийгизген таасири
Күн – Жердин негизги энергия булагы. Дээрлик бардык аба ырайы жана климаттык процесстер – булуттардын пайда болушунан, жамгырдан жана шамалдан баштап, глобалдык аба айлануусуна чейин – Жердин бети жана атмосферасы тарабынан алынган күн энергиясынын бөлүштүрүлүшүнө жана өзгөрүшүнө негизделген. Бул энергия ар кандай физикалык механизмдер аркылуу сиңирилип, чагылдырылып жана өткөрүлүп жатканда, атмосфера тынымсыз кыймылдагы "машинага" айланат. Бул макалада Күндүн атмосферанын динамикасына күнүмдүк, сезондук жана узак мөөнөттүү масштабда кандай таасир этери каралат.
1. Күн радиациясы атмосферанын негизги кыймылдаткычы катары
Күндүн энергиясы Жерге кыска толкундуу нурлануу түрүндө, негизинен көрүнгөн жана ультрафиолет диапазондорунда жетет. Бул нурлануунун бир бөлүгү булуттар, аэрозолдор жана муз сыяктуу жаркыраган беттер аркылуу космоско кайра чагылып чыгат (бул чагылышуу процесси альбедо менен байланыштуу). Калганы кургактык беттери, океандар жана атмосферанын айрым компоненттери тарабынан сиңип, ал жерде жылуулукка айланат.
Күн радиациясынан жылытуу бирдей эмес. Жердин формасы тоголок, ошондуктан тропикалык аймактар жогорку кеңдиктерге караганда көбүрөөк радиация алышат. Андан тышкары, Жердин огунун кыйшайышы мезгилдик өзгөрүүлөрдү жаратат: жайында бир жарым шар көбүрөөк энергия алат, ал эми экинчиси азыраак алат. Жылытуунун бул дисбалансы атмосфералык кыймылды күчөтөт: жылуу аба көтөрүлүүгө, муздак аба чөгөт жана натыйжада басым айырмачылыктары шамалды пайда кылат.
2. Дифференциалдык жылытуу жана басым градиентинин пайда болушу
Атмосфералык динамикасынын негизги түшүнүктөрүнүн бири - басым градиенти (аймактардын ортосундагы басымдын айырмасы). Аймак жылыганда аба кеңейет, анын тыгыздыгы төмөндөйт жана белгилүү бир бийиктиктеги басым өзгөрүшү мүмкүн. Кургактык менен деңиздин, тропиктердин жана уюлдардын же күн менен түндүн ортосундагы жылуулуктун бул айырмасы басым градиентин жаратат, ал андан кийин аба агымын кыймылдатат. Шамал, негизинен, атмосферанын бул айырмачылыктарды "тең салмактоо" үчүн берген жообу.
Жээк аймактарында ачык мисал келтирилген: күндүз кургактык деңизге караганда тезирээк ысыйт, бул кургактыктын үстүндөгү абанын көтөрүлүшүнө жана салыштырмалуу басымдын төмөндөшүнө алып келет. Деңизден муздак аба кургактыкка карай жылып, деңиз желин түзөт. Түнкүсүн кургактык тезирээк муздайт, салыштырмалуу басым жогорулайт жана шамал кургактыктан деңизге (кургактык жели) өтөт. Бул күнүмдүк цикл күн радиациясынын өзгөрүшү жергиликтүү аба динамикасын кандайча жөнгө салаарынын жөнөкөй мисалы болуп саналат.
3. Дүйнөлүк кан айлануу: Hadley, Ferrel жана Polar клеткалары
Дүйнөлүк масштабда тропикалык жана уюлдук аймактардын ортосундагы энергия дисбалансы негизги циркуляция системасын түзөт. Экватордун айланасындагы жылуу аба көтөрүлүп, төмөнкү басымдагы жана интенсивдүү конвекциялык аймактарды пайда кылат. Андан кийин бул көтөрүлүүчү аба тропосферанын жогорку кеңдиктерине жылып, муздайт жана эки жарым шарда тең 30° кеңдиктин тегерегинде ылдый түшөт. Бул схема Хадли клеткасы деп аталат.
Орто кеңдиктерде, бороон системаларынын жана реактивдүү агым менен өз ара аракеттенүүнүн таасири астында татаалыраак Ferrel клеткасы бар. Жогорку кеңдиктерде, полярдык клетка муздак аба полярдык аймактарга түшүп, жер бетине жакын төмөнкү кеңдиктерге карай жылып, андан кийин полярдык фронтто жылуу абага туш болгондо пайда болот.
Эгерде тропиктерде уюлдарга караганда Күндүн энергиясы көбүрөөк болбосо, бул глобалдык циркуляция биз билгендей болмок эмес. Бул система ошондой эле глобалдык жаан-чачындын бөлүштүрүлүшүнүн негизинде жатат: экватордук аймактар нымдуу жана жаан-чачындуу болот, ал эми 30° кеңдиктин тегерегиндеги аймактар көбүнчө кургакыраак болот (бул зонада көптөгөн чоң чөлдөр жайгашкан).
4. Жердин айлануусунун ролу жана Кориолис эффектиси
Күн температура менен басымдын айырмачылыктарын жаратат, бирок андан келип чыккан шамалдын багыты жогорку басымдан төмөнкү басымга түз сызык менен жылбайт. Жердин айланышы Кориолис эффектин пайда кылат, ал аба массаларын түндүк жарым шарда оңго, ал эми түштүк жарым шарда солго бурат. Бул тропиктерде пассат шамалдарынын, орто кеңдиктерде батыш шамалдарынын жана жогорку атмосферада реактивдүү агымдын пайда болушуна алып келет.
Реактивдүү агымдар атмосферанын динамикасына абдан маанилүү, анткени алар бороондун жолдорун багыттайт жана төмөнкү жана жогорку басымдагы системалардын кыймылына таасир этет. Кориолис эффектиси Жердин айлануусунан келип чыкканы менен, реактивдүү агымдардын күчү жана абалы температура градиенттери менен тыгыз байланышта, алар акыры күн энергиясынын бөлүштүрүлүшү менен аныкталат.
5. Суу буусу, булуттар жана жашыруун жылуулуктун бөлүнүп чыгышы
Күн энергиясы менен жылытуу гидрологиялык циклди да жөнгө салат. Океандар жана нымдуу беттер энергияны сиңиргенде, суу бууланып кетет. Андан кийин көтөрүлүп жаткан суу буусу конденсацияланып, булуттарды жана жамгырды пайда кылат. Бул конденсация процесси атмосферага жашыруун жылуулукту бөлүп чыгарып, конвекцияны күчөтүп, бороон-чапкындын пайда болушуна алып келиши мүмкүн.
Тропикалык аймактарда Күндүн энергиясынын көпчүлүк бөлүгү бууланууга жумшалат, андан кийин жаан-чачын учурунда жашыруун жылуулук катары бөлүнүп чыгат. Тропикалык бороондордун жана чоң конвективдик системалардын ушунчалык күчтүү болушунун бир себеби ушул: Күн системаны жылуу океандар аркылуу "кубаттайт", ал эми атмосфера конденсация учурунда энергияны "кайтарып берет".
Булуттар кош роль ойнойт: алар күн радиациясын чагылдырып, ошону менен жер бетин муздатат жана жер бетинен инфракызыл нурланууну кармап, ошону менен атмосфераны жылытат (парник эффектиси). Бул өз ара аракеттенүү Күндүн атмосферага тийгизген таасирин татаалдаштырат, анткени булуттар түрүнө, бийиктигине жана калыңдыгына жараша жылуулукту күчөтүшү же басаңдатышы мүмкүн.
6. Күндүн өзгөрмөлүүлүгү жана анын атмосферага тийгизген таасири
Жердин геометриясына байланыштуу күнүмдүк жана сезондук өзгөрүүлөрдөн тышкары, Күндүн өзүнүн энергия бөлүп чыгаруусу да ар кандай болот, бирок салыштырмалуу аз. Күндүн активдүүлүгү болжол менен 11 жылдык циклди камтыйт, ал күн тактарынын санынын жана ультрафиолет агымынын өзгөрүшү менен мүнөздөлөт. Бул өзгөрүүлөр атмосферанын жогорку катмарына (стратосфера жана термосфера) жер бетине караганда олуттуураак таасир этиши мүмкүн, анткени ультрафиолет нурлануусу бийик бийиктиктерде озон жана башка газдар тарабынан сиңип кетет.
Стратосферанын жылууланышынын өзгөрүшү атмосфералык шамал жана толкун үлгүлөрүнө таасир этиши мүмкүн, андан кийин алар белгилүү бир шарттарда тропосферага "тамчылайт". Бирок, заманбап климаттын өзгөрүшү контекстинде, күн энергиясынын өзгөрүүлөрүнүн узак мөөнөттүү глобалдык жылуулук тенденциясына кошкон салымы антропогендик парник газдарынын таасиринен аз деп эсептелет. Ошого карабастан, күн энергиясынын өзгөрүүлөрү табигый климаттын өзгөрүүлөрүн жана жогорку атмосфера динамикасын түшүнүү үчүн маанилүү бойдон калууда.
7. Күндүн магнитосфера жана космостук аба ырайы менен өз ара аракеттенүүсү
Күн жарык жана жылуулукту гана чыгарбастан, күн шамалын жана Жердин магнитосферасы менен өз ара аракеттене турган заряддуу бөлүкчөлөрдү да чыгарат. Геомагниттик бороондор сыяктуу окуялар ионосферага, радио байланышка, спутниктик навигацияга жана жер бетиндеги индукцияланган электр тогуна таасир этиши мүмкүн. Алардын тропосферадагы күнүмдүк аба ырайына тийгизген таасири кыйыр жана изилдөөнүн татаал тармагы бойдон калууда, бирок алардын атмосферанын жогорку динамикасына тийгизген таасири айкын.
Геомагниттик активдүүлүк учурунда термосферадагы ысытуу жогорку атмосферанын тыгыздыгын өзгөртүп, спутниктик каршылыкка таасир этиши мүмкүн. Бул "атмосфералык динамика" биз жер бетинде сезген аба ырайына гана эмес, атмосферанын жогорку катмарларындагы шарттарга да байланыштуу экенин көрсөтүп турат.
8. Кесимпулан
Атмосфералык динамика, негизинен, Жердин аба системасынын күн энергиясына болгон реакциясы болуп саналат. Жылуулуктун дисбалансы басым градиенттерин жаратат, шамалдарды жана глобалдык циркуляцияны пайда кылат, конвекцияны күчөтөт, суунун айланышын жөнгө салат жана булуттардын жана бороон-чапкындын пайда болушуна таасир этет. Жердин айланышы аба агымын буруп, шамалдын схемаларын татаалдаштырат, ал эми күн активдүүлүгүнүн өзгөрүшү атмосфералык шарттарды, айрыкча жогорку атмосферада, модуляциялайт.
Күндүн атмосферага тийгизген таасирин түшүнүү бизге аба ырайынын өзгөрүшүн түшүнүүгө, климаттын өзгөрүшүн чечмелөөгө жана ал тургай космостук аба ырайынын заманбап технологияларга тийгизген таасирине даярданууга жардам берет. Башкача айтканда, шамал, жамгыр жана бороон-чапкындар жөнүндө сөз кылганда, биз чындыгында атмосфера Жерге күн сайын түшкөн күн энергиясын кантип "иштетерин" талкуулап жатабыз.
